Trong một thí nghiệm, người ta thả rơi tự do một mảnh thép từ độ cao (5,00 cdot {10^3} ;{ rm{m}} ), khi tới mặt đất nó có tốc độ

Câu 1

Cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho một khối khí trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra đẩy pít-tông đi một đoạn 6,0cm. Biết lực ma sát giữa pít-tông và xilanh có độ lớn là 20,0N, diện tích tiết diện của pít-tông là $1,0\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}.$ Coi pít-tông chuyển động thẳng đều. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?

a) Công của khối khí thực hiện là 1,2 J.

b) Độ biến thiên nội năng của khối khí là 0,50 J.

c) Trong quá trình dãn nở, áp suất của chất khí là $2,0 \cdot {10^5}\;{\rm{Pa}}.$

d) Thể tích khí trong xilanh tăng 6,0 lít.

Xem đáp án

Lời giải

a) Do pít-tông chuyển động thẳng đều nên lực đẩy của khối khí tác dụng lên pít-tông cân bằng với lực ma sát giữa pít-tông và xilanh. Độ lớn lực đẩy của khối khí lên pít-tông: $F = 20,0\;{\rm{N}}.$

Cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho một khối khí trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra đẩy pít-tông đi một đoạn 6,0cm. (ảnh 1)

Công của khối khí thực hiện: ${A^\prime } = Fs = (20,0\;{\rm{N}}) \cdot (0,060\;{\rm{m}}) = 1,2\;{\rm{J}}.$

b) Theo định luật I nhiệt động lực học: $\Delta U = A + Q.$

Trường hợp này, hệ thực hiện công và nhận nhiệt nên: $A = - 1,2\;{\rm{J}}$ và $Q = 1,5\;{\rm{J}}.$

Do đó: $\Delta U = - 1,2 + 1,5 = 0,30\;{\rm{J}}.$

c) Áp suất chất khí: $p = \frac{F}{S} = \frac{{20,0\;{\rm{N}}}}{{1,{{0.10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}}} = 2,{0.10^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2} = 2,{0.10^5}\;{\rm{Pa}}.$

d) Thể tích khí trong xilanh tăng:

$\Delta V = Ss = \left( {1,0 \cdot {{10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}} \right) \cdot (0,060\;{\rm{m}}) = 6,0 \cdot {10^{ - 6}}\;{{\rm{m}}^3} = 6,0{\rm{ml}}$

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

Câu 2

Một bình đựng nước ở $0, 00^{°} C .$ Người ta làm nước trong bình đông đặc lại bằng cách hút không khí và hơi nước trong bình ra ngoài. Lấy nhiệt nóng chảy riêng của nước là $3,3 \cdot {10^5}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}$ và nhiệt hoá hơi riêng ở nước là $2,48 \cdot {10^6}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}.$ Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Tỉ số giữa khối lượng nước bị hoá hơi và khối lượng nước ở trong bình lúc đầu là

A. 0,12.

B. 0,84.

C. 0,16.

D. 0,07.

Lời giải

Gọi m và m' lần lượt là khối lượng nước ban đầu và khối lượng nước bị hoá hơi. Nhiệt lượng làm hoá hơi hoàn toàn khối lượng nước m' bằng nhiệt lượng làm đông đặc hoàn toàn khối lượng nước (m-m').

Ta có:

$Q_{d} = Q_{h} \to (m - m^{'}) λ = m^{'} L \to \frac{m^{'}}{m} = \frac{λ}{λ + L} = \frac{3, {3.10}^{5} J / kg}{(3, {3.10}^{5} J / kg) + (2, {48.10}^{6} J / kg)} = 0, 12.$